利用数学模型进行港内长周期波浪风险分析

针对港内长周期波风险问题,使用MIKE 21 BW模型建立了港内波浪传播数学模型。模型的构建使用了白噪谱和天然波况作为入射波浪条件。基于白噪谱的模拟结果,使用数字滤波技术分析了港池固有共振周期,并给出了相应共振周期下的水面高程和能量密度分布;基于天然波况的模拟结果,提取了泊位处的波高时间序列,以30 s为界限,分离出了长周期波。以西非某港为例,探讨了港池的长波风险,模拟结果可作为港池布局的参考依据。     

湄洲湾海域波浪数值模拟研究

湄洲湾及周边外海地形多变、岛礁众多,湾内波浪传波机制复杂。为了了解该海域的波浪分布特征,采用MIKE 21 SW模块建立了湄洲湾海域波浪数值模型,获得工程区波浪要素。同时将数值模型结果与莆田公式计算值进行对比,说明了数值解的合理性。相关方法和结果可为今后湄洲湾内工程波浪要素的推算提供借鉴。     

旅顺新港旅游休闲区波浪数值模拟研究

工程海域的波浪条件是港口规划设计中需要考虑的首要因素。针对旅顺新港旅游港区扩建预案,应用水动力学软件MIKE21的SW和BW数学模型对防波堤建设前后工程海域的波浪场进行数值模拟。根据工程区域水深及地形变化特点,采用远场大区域推算与近场小区域精细模拟相结合的方法,计算了拟建水工建筑物的设计波浪要素及港内波况。结果表明:工程受NW和NNW方向波浪影响较大,当重现期为50 a时,外护岸、防波堤和泊位处的有效波高分别为4.74 m、5.66 m和1.10 m;若在防波堤和外护岸西侧增加一条垂直于NW方向的潜堤,外护岸、防波堤和泊位处的有效波高分别降至3.43m、3.79 m和0.75 m。     

台风对舟山某渔港工程码头波况影响的模拟

采用改进的藤田气压模型计算8114号台风风场，同时采用MIKE21 SW波浪数学模型模拟台风作用下的波浪场。通过数值模型计算，提供码头位置在台风过境时的波浪情况，为工程建设提供依据。计算结果表明：8114号台风期间，工程海域出现12级以上的西北向大风，登步岛码头水域的有效波高大约在2.5 m，西闪岛码头水域约为2.0 m；波浪周期约为4.5 s；登步岛码头和西闪岛码头水域波向均在W—NW向。从8114号台风过境时码头水域的波浪场模拟计算结果可以看出，外海波浪对工程水域影响不明显，工程水域仍受岛上局地风浪影响。     

飓风极值波浪数值模拟

飓风浪对于船舶航行、海洋和海岸结构物的安全意义重大,分析工程区设计波要素需要考虑飓风引起的大浪。采用YoungSobey风场模型建立飓风风场,以飓风风场作为第三代波浪模型MIKE 21 SW的驱动场,对发生在大西洋的飓风IRENE引起的飓风浪进行模拟,并将模拟结果与实测浮标数据进行对比。对比结果显示,MIKE 21 SW可以很好地模拟飓风引起的极值波浪要素。     

某拟建修造船厂工程波浪分析

依据秦皇岛海洋站34年实测资料统计分析出的不同重现期的波浪要素,针对某拟建修造船厂工程总平面布置方案,利用TK-2D波浪数学模型及MIKE21的BW方程波浪数学模型,对工程建成前后的波浪场进行模拟.确定了工程区域各等深线处的设计波要素,论证了船厂码头和不同的防波堤、进港航道平面方案布置对港内的泊稳条件、拟建码头前的波浪变形情况以及波浪变化对码头作业天数的影响.模型中考虑了波浪的折射、绕射、反射、底部损耗等因素,为工程设计提供依据.     

透浪建筑物掩护水域波浪数值模拟研究

为了研究透浪水工结构掩护水域的波浪条件,采用MIKE21系列软件的BW模块及SWAN模型对假定工况下的波 浪传播进行了模拟。通过2组数值模拟结果与整体波浪物理模型试验结果的对比,比较了2种数值方法模拟掩护水域波浪条 件的可行性及适用性,然后采用SWAN模型模拟了12级风条件下潜堤掩护水域的风浪场,取得了较好的效果。     

连云港海域波浪场数学模型研究

采用MIKE21水动力模拟软件的Nearshore Spectral Wind Module建立了波浪数学模型,对连云港海域的波浪场进行了计算,根据计算结果对该海域的波浪特征进行了分析。模拟结果为泥沙数学模型提供了波浪动力条件。     

近岸波浪变形数值模型的比较研究

外海深水区的波浪传播到近岸浅水区时,受到岛屿、地形与建筑物等影响,发生折射、绕射、反射和破碎等一系列变形。准确计算近岸与港内波浪分布,成为港口与海岸工程研究的重要课题。文章在总结波浪数值模拟发展现状的基础上,对目前常用的基于椭圆型缓坡方程的CGWAVE模型、基于Boussinesq方程的MIKE21-BW模型和基于动谱平衡方程的SWAN模型进行了比较研究。     

复杂地形条件下波浪爬坡数值模拟研究

波浪爬高是确定海堤、护岸等海岸工程顶高程的主要因素,不仅直接影响工程造价,更关系到工程的安全。目前,针对单一型缓坡以及坡度较陡的防波堤的研究较多,但兼顾各种复杂地形条件下的波浪爬坡还没有一种公认较好的计算模型。文中首次采用MIKE21一维BW模型,分别通过规则波和不规则波对波浪破碎以及波浪爬坡进行了数物模验证。结果表明,应用MIKE21一维BW模型不仅能模拟在缓坡上的波浪破碎及爬坡过程,也能模拟诸如防波堤等陡坡的波浪爬高现象。将该模型应用于海南昌江核电护岸工程,为其安全性设计提供了科学依据,同时也为复杂地形条件下的波浪爬坡问题提供了一种切实可行、易于推广的研究方法。     

威海船厂港域泊稳试验研究与数值模拟

针对威海船厂搬迁工程进行了港域波高物理模型试验研究。试验表明在2 a一遇波浪条件下大多数泊位满足泊稳要求,个别泊位不满足要求但相差不大。采用MIKE21-BW模型,考虑波浪的反射、绕射、破碎等物理现象建立近岸波浪数学模型,对港域单向不规则波传播变形过程进行数值模拟,将数值计算结果与试验结果进行比较。二者在港池外有效波高最大差值为0.29 m,港池内最大差值为0.1 m,吻合度较高,表明BW模型可用于威海船厂近岸波浪传播变形与泊稳计算。     

大连长兴岛北港区波浪条件数值模拟研究

利用国际通用的MM5风场模式和SWAN浪场模式,通过推算影响工程海域的台风和寒潮大风天气过程,得到工程海域-30 m等深线处不同重现期设计波要素,然后采用MIKE 21 NSW和BW波浪数学模型,对工程规划方案设计波要素和港内波况进行了计算。结果表明:工程受N向和NNE向风浪影响相对较大,外海波浪传播至防波堤处无明显衰减;设计高水位重现期50 a时防波堤处最大H1%约7.3 m;防波堤对港内围堰掩护较好,建成后港内波浪条件明显改善。     

小面积掩护水域波浪物理模型与数学模型对比研究

通过物理模型和数学模型2种研究手段,对印度尼西亚PLTU2 JAWA BARAT 3×350 MW电厂码头工程波浪传播进行对比研究,分析港内外波高和波浪增水引起的水平面的变化。结果表明:对港内波高的分布情况数学模型模拟结果和物理模型试验结果基本吻合,从物理模型试验结果分析得出港内存在水平面的上升情况,MIKE21的BW波浪数学模型不能模拟波浪增水。分析了长周期波引起港内波浪共振的条件,港口的自振周期远远大于试验波要素的周期,故在此波浪作用下不会引起港内的共振。     

内河挖入式港池水体富营养化治理技术

内河挖入式港池内水体交换缓慢,富营养化污染问题常有发生,影响港口正常运营和绿色发展。从分析挖入式港池水环境特点、富营养化产生原因入手,阐述兼顾水体治理与景观效果的生态浮岛原理及技术要点。以某内河港池为例,在不影响码头运营的条件下,研究港池生态浮岛治理方案,分析运行费用。初步成果分析表明,通过合理配置生态浮岛,可有效控制水体富营养化、改善水质并营造港池绿色景观,为绿色港区建设提供技术支撑。